《木素的化学构造》PPT课件.ppt

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1、第三节木素的化学结构木素的化学结构是天然高分子中留下的最麻烦的课题，其结构与纤维素和蛋白质相比较，缺少重复单元间的规律性和有序性，更为麻烦的是在各单元间还有大量的碳-碳键，所以用一般的分解方法根本不可能触及其分子结构另外，目前还未能成功的将木素从植物组织中完整的全部取出，也没有测定原本分子量的手段，同时还必须考虑到木质素与碳水化合物及抽出物的关系。所以，关于木质素化学结构的研究只是在受到极大限制的条件下进行的，因而彻底阐明它的化学结构自然受到局限。主要内容木素的主要功能基团木素的硝基苯氧化分解一、木素的功能基木质素中存在

2、多种官能团，如甲氧基（-OCH3），酚羟基和脂肪族羟基（-OH），羰基（-C=O）等。木质素的元素组成木素的示性式云杉C9H8.83O2.37（OCH3）0.96山毛榉C9H8.49O2.86（OCH3）1.43组成木质素的元素：C、H、O特点：C/H高，显示芳香族特性。如针叶材木质素C%H%C:H（原子数比）60～655～5.61:1.1（苯环为1:1）C9单元平均元素组成云杉MWLC9H8.83O2.37(OCH3)0.96桦木MWLC9H9.03O2.77(OCH3)1.58杨木MWLC9H7.95O3.00(OC

3、H3)1.35麦草MWLC9H7.39O3.00(OCH3)1.07把不以OCH3结合的氧分配到各官能团，得到云杉MWL的经验式：C9H7.68(酚-OH)0.29(醇-OH)0.86(CO基的O)0.18(酚醚O)0.71(二烷醚O)0.33(OCH3)0.96每100个C9单元木质素的官能团数，见教材P60表2-6。由表可见：-OCH3的含量，针<阔，草在二者之间游离酚-OH含量，草>针>阔甲氧基（methoxylgroup）直接与苯环相连，较稳定，为木质素的特征官能团。不同植物原料的木质素，其-OCH3的含量也不相

4、同：针叶材木质素14%～16%0.87～1.0/C9阔叶材木质素19%～22%1.20～1.59/C9草类木质素14%～15%1.0～1.2/C9甲氧基性质一般比较稳定，但在碱法制浆中，甲氧基将裂开变成甲醇甲氧基对于脱木素影响较大，木素中甲氧基含量高，脱木素快，S型比G型易脱除甲氧基脱出的比较羟基（hydroxyl）羟基的类型存在于木素结构单元苯环上的酚羟基苯环上的酚羟基小部分以游离的酚羟基的形式存在，大部分与其他木素结构单元联接，以醚化的形式存在存在于木素结构单元侧链上的醇羟基1、酚羟基（苯环上）多数醚化，少数游离。针

5、叶材木质素：醚化70%，游离30%；阔叶材木质素：醚化程度高于针叶材木质素。根据酚羟基的含量可推测木质素中β-O-4等键型的多少，木质素的缩合程度2、醇羟基（侧链上）α-OH多数游离β-OH主要为醚键γ-OH主要游离含量：云杉WML，总-OH为1.10～1.20/C9，其中酚-OH约0.3/C9，醇-OH约0.85/C9。羟基的测定用硫酸二甲酯[(CH3O)2SO2]进行木素的甲基化反应，可以使木素中几乎全部游离羟基甲基化。若用重氮甲烷（CH2N2）进行甲基化，它只能使游离的酸性酚羟基进行甲基化，但不能使位于侧链上的脂肪

6、族羟基甲基化。通过甲基化反应，不仅可以证明木素中羟基的存在，而且通过不同的甲基化试剂的作用可以区别两种羟基各自的含量。二木素的结构单元（一）氧化分解法高锰酸钾氧化1939年，Freudenberg等最初用这个方法研究木素实验方法将木粉置于CuO-NaOH溶液中，180反应2h，以[(CH3O)2SO2]甲基化（保护酚羟基），再以高锰酸钾-过碘酸钠氧化，而后以过氧化氢分解实验步骤向木素或无抽提物的干木粉加入2mol/LNaOH和硝基苯中搅拌加热至180℃，反应2h木素被氧化、分解，其分解产物可用色谱法定性、定量测定2.碱性

7、硝基苯氧化（nitrobenzeneoxidation）温和氧化：保留苯核，三C侧链氧化形成醛基（部分成羧基）原料：可用木粉或分离木质素反应条件：硝基苯，热NaOH溶液（170~180C），反应2小时木质素的碱性硝基苯氧化降解硝基苯氧化产物结构硝基苯氧化主要产物云杉、枫、玉米秆硝基苯氧化产物收获率（收获率：%，对Klason木素）模型物硝基苯氧化香草醛香草酸紫丁香醛紫丁香酸5-甲酰基香草醛5-甲酰基香草酸对羟基苯甲醛二苯基结构脱氢二香草醛和脱氢二香草酸来自木素中的二苯基结构单元（二）木素的乙醇解和酸解木素的乙醇解反应

8、是由加拿大木素化学家H.Hibbert于1939年开始研究的。对于证实木素结构中存在着苯丙烷结构单元是一个很有利的反应。木素3g或木材10g在含3%盐酸的300mL无水乙醇中，在100℃回流反应48h，对木素进行乙醇解，得到一系列不饱和酮（Hibbert酮，具酮基的苯丙烷结构的酚类物质）。木素的乙醇解实验步骤云杉乙醇